范仲俺认为宋军人数虽多，但缺乏强将精兵，战斗力差，加上西夏境内山川险恶，沙漠广袤，兴庆府又位在黄河以北，不宜贸然深入。但是，韩琦不听范仲淹劝阻，固执己见，派环庆副都署任福率军万余人，又令泾原路驻泊都监桑怿，钤辖朱观、泾原都监武英、行营都监王珪各率所部，随同作战，宋军自镇戎军（今宁夏固原）抵羊隆城（今宁夏固原西南部），出夏之后，伺机破西夏，殊不知西夏伏兵正等着他们。
任福率军到达怀远城，正遇上镇戎军西路巡检常鼎与西夏军队战于张义堡南，杀死几千西夏军队，西夏也不断增援。任福军赶到当地支援，于是夏军佯败，任福不知是计，随尾追击。宋军由于长途追击，粮草不继，人困马乏，饥渴交迫。追至好水川，遇元昊的西夏军队主力伏击，自辰时交战到午时，宋军溃败，宋军将士战死10300余人。任福身负重伤，小校刘进劝他投降，任福大声喊道：“吾为大将，兵败，以死报国耳！”遂手自扼咽喉自杀死。其子任怀亮战死，桑怿、刘肃、武英、王珪、赵津、耿傅均战死。此役宋军几乎全军覆灭，仅朱观所部千人逃脱。
好水川之战，宋朝再度失败，宋军退兵中途，阵亡将士的父兄妻子几千人，持故衣纸钱为烈士招魂，噩耗传到东京，“关右震动，仁宗为之旰食”。宋仁宗怒贬户部尚书、陕西经略安抚使夏竦和韩琦、范仲淹。